Time-Variant Binaural-Activity Characteristics as Indicator of Auditory Spatial Attributes
1st Edition
Published on 28. December 2006
Book
154 pages
978-3-86624-200-5 (ISBN)
Description
Eine Beurteilung der auditiven Räumlichkeit in Konzerthallen und anderen Räumen wurde lange Zeit durch die Ermittlung eindimensionaler Meßwerte, wie beispielsweise der Nachhallzeit oder der interauralen Kreuzkorrelation vorgenommen. Es ergaben sich immer wieder deutliche Abweichungen zwischen instrumentell ermittelten Werten und der individuellen auditiven räumlichen Wahrnehmung, sowie starke Streuungen bei Messung und instrumenteller Schätzung. Ein Ansatz mit einem Lokalisations-Modell, das die binaurale, mehrdimensionale Signalverarbeitung des menschlichen auditorischen Systems simuliert, und eine Erfassung, die einem nicht-individuellen Hörer entspricht, versprechen hier eine wesentliche Verbesserung. Die neuronale Aktivität des binauralen Systems wird über der Lateralisation, der Zeit und den auditorischen Frequenzbändern auf diese Weise simuliert und dargestellt. Längere Zeiträume werden als Film visualisiert.
In dieser Arbeit wurden Versuchspersonen spezielle zeitvariante Testsignale präsentiert, die sie hinsichtlich der horizontalen räumlichen Ausdehnung der Hörereignisse und der Umhüllung durch die Hörereignisse untersuchten. Vor den Hörversuchen erarbeiteten sich die Versuchspersonen in einer Übungsphase die zur Versuchdurchführung nötigen Konzepte zur Beurteilung des räumlichen Hörens, was die Konsistenz der Ergebnisse signifikant erhöhte. Die Wahrnehmung der Testsignale wurde durch das binaurale Modell simuliert, sodaß die Übereinstimmung zwischen der individuellen auditiven räumlichen Wahrnehmung und dem Ergebnis der Modellierung überprüft werden konnte. Mathematisch exakt definierte Testsignale mit einer sich periodisch wiederholenden Modulation der interauralen Zeitdifferenzen und einer identischen Phasenstruktur wurden direkt über Kopfhörer präsentiert. Die Stimuli wurden hinsichtlich maximaler interauraler Zeitdifferenz, Modulationsfrequenz, Bandbreite und Phasenbeziehung in auditorischen Bändern variiert. In einer neu entwickelten graphischen Benutzungsoberfläche konnte zum direkten Vergleich der Stimuli nahtlos - ohne störende Umschaltunterbrechungen - hin- und hergeschaltet werden, sodaß ein unmittelbarer Vergleich zwischen Stimuli möglich war, und es konnten Ausdehnung der Hörereignisse und Umhüllung durch Hörereignisse gezeichnet werden. Durch dieses intuitive Bedienkonzept konnte eine schnelle, mehrdimensionale Bewertung der Stimuli in Bezug auf horizontale räumliche Ausdehnung, Azimut des Einfallswinkels, Distanz, Bewegung, Grad der Umhüllung und räumliche Tiefe vorgenommen werden.
Eine Anpassung des Modells ermöglichte eine zeitinvariante Simulation der zeitvarianten Stimuli, sodaß eine im Vergleich zu heute standardisierten Mess- und Bewertungsprozeduren konsistentere Bewertung der auditiven horizontalen räumlichen Ausdehnung und des Grades der Umhüllung durch das binaurale Modell vorgenommen werden kann.
In einem weiteren Versuch wurden natürliche Testsignale, die bestimmten Mustern in der binauralen Aktivität entsprachen, in ihrer Dauer variiert und mittels einer auditiven Klangscheinwelt über Kopfhörer präsentiert. Dadurch konnten die Stimuli realitätsnah außer Kopf lokalisiert und Raumkonstanz erzielt werden. Die Versuchspersonen untersuchten die Stimuli hinsichtlich horizontaler räumlicher Ausdehnung und der Umhüllung. In diesem Versuch wurden Erkenntnisse über die Aufbauzeit der auditiven räumlichen Wahrnehmung gewonnen. Als Aufbauschwelle wurden 30 ms ermittelt, ab der die horizontale räumliche Ausdehnung als konstant wahrgenommen wurde. Im Gegensatz dazu benötigt die Umhüllung eine längere Zeit zum Aufbau.
Die experimentellen Ergebnisse zeigen, daß die horizontale räumliche Ausdehnung von der Modulationsfrequenz und der maximalen interauralen Zeitdifferenz abhängt. Durch ein gleitendes Zeitfenster konnte das binaurale Modell für die Simulation auditiver Räumlichkeit angepaßt werden. Es wurde festgestellt, daß die Umhüllung von der Phasenbeziehung benachbarter auditorischer Bänder abhängig ist. Eine Korrelation von verschiedenen Bändern würde hier ein Maß für die Umhüllung liefern. Eine Methode wurde entwickelt, um die wahrgenommene auditive horizontale räumliche Ausdehnung und den wahrgenommenen Grad der Umhüllung durch deterministische Signale zu variieren.
In dieser Arbeit wurden Versuchspersonen spezielle zeitvariante Testsignale präsentiert, die sie hinsichtlich der horizontalen räumlichen Ausdehnung der Hörereignisse und der Umhüllung durch die Hörereignisse untersuchten. Vor den Hörversuchen erarbeiteten sich die Versuchspersonen in einer Übungsphase die zur Versuchdurchführung nötigen Konzepte zur Beurteilung des räumlichen Hörens, was die Konsistenz der Ergebnisse signifikant erhöhte. Die Wahrnehmung der Testsignale wurde durch das binaurale Modell simuliert, sodaß die Übereinstimmung zwischen der individuellen auditiven räumlichen Wahrnehmung und dem Ergebnis der Modellierung überprüft werden konnte. Mathematisch exakt definierte Testsignale mit einer sich periodisch wiederholenden Modulation der interauralen Zeitdifferenzen und einer identischen Phasenstruktur wurden direkt über Kopfhörer präsentiert. Die Stimuli wurden hinsichtlich maximaler interauraler Zeitdifferenz, Modulationsfrequenz, Bandbreite und Phasenbeziehung in auditorischen Bändern variiert. In einer neu entwickelten graphischen Benutzungsoberfläche konnte zum direkten Vergleich der Stimuli nahtlos - ohne störende Umschaltunterbrechungen - hin- und hergeschaltet werden, sodaß ein unmittelbarer Vergleich zwischen Stimuli möglich war, und es konnten Ausdehnung der Hörereignisse und Umhüllung durch Hörereignisse gezeichnet werden. Durch dieses intuitive Bedienkonzept konnte eine schnelle, mehrdimensionale Bewertung der Stimuli in Bezug auf horizontale räumliche Ausdehnung, Azimut des Einfallswinkels, Distanz, Bewegung, Grad der Umhüllung und räumliche Tiefe vorgenommen werden.
Eine Anpassung des Modells ermöglichte eine zeitinvariante Simulation der zeitvarianten Stimuli, sodaß eine im Vergleich zu heute standardisierten Mess- und Bewertungsprozeduren konsistentere Bewertung der auditiven horizontalen räumlichen Ausdehnung und des Grades der Umhüllung durch das binaurale Modell vorgenommen werden kann.
In einem weiteren Versuch wurden natürliche Testsignale, die bestimmten Mustern in der binauralen Aktivität entsprachen, in ihrer Dauer variiert und mittels einer auditiven Klangscheinwelt über Kopfhörer präsentiert. Dadurch konnten die Stimuli realitätsnah außer Kopf lokalisiert und Raumkonstanz erzielt werden. Die Versuchspersonen untersuchten die Stimuli hinsichtlich horizontaler räumlicher Ausdehnung und der Umhüllung. In diesem Versuch wurden Erkenntnisse über die Aufbauzeit der auditiven räumlichen Wahrnehmung gewonnen. Als Aufbauschwelle wurden 30 ms ermittelt, ab der die horizontale räumliche Ausdehnung als konstant wahrgenommen wurde. Im Gegensatz dazu benötigt die Umhüllung eine längere Zeit zum Aufbau.
Die experimentellen Ergebnisse zeigen, daß die horizontale räumliche Ausdehnung von der Modulationsfrequenz und der maximalen interauralen Zeitdifferenz abhängt. Durch ein gleitendes Zeitfenster konnte das binaurale Modell für die Simulation auditiver Räumlichkeit angepaßt werden. Es wurde festgestellt, daß die Umhüllung von der Phasenbeziehung benachbarter auditorischer Bänder abhängig ist. Eine Korrelation von verschiedenen Bändern würde hier ein Maß für die Umhüllung liefern. Eine Methode wurde entwickelt, um die wahrgenommene auditive horizontale räumliche Ausdehnung und den wahrgenommenen Grad der Umhüllung durch deterministische Signale zu variieren.